第1篇地震学的起源.PDF

第 1 章 地震学的起源 在过去的 500 年里，700 多万人死于地震，还有数百万 人眼巴巴地看着自己的生活来源和地方经济被摧毁。灾 难性地震对于日益增长的世界人口来说已成为头等重要 的问题之一，驱动着科学家和工程师们去研究它。然而， 地震已被证明它不仅是破坏之源，而且也是地质知识之 源。对地震波的分析，为地质学家提供了详细的、常常 是独一无二的有关地球的信息。研究地震的性质和探索 地球的组成及动力学过程两者同时并进。 地震学，即对地震的科学研究，与化学、物理学或地质学相比较，它是一个年轻的学科；然而仅在 100 年 里它在解释地震成因、地震波的性质、地震强度的显著变化以及整个地球的地震活动明显的分区特征（图 1.1）等方面取得了显著进步。虽然地震学仅在上一世纪才被公认为是一独立研究领域，然而人们推测地震 的成因已有上千年历史。当对这些自然事件早期的迷信让位于较科学的分析时，无情的大地震序列激发了 人们对地动原因的缜密思考，直到本世纪早期科学家们才获得了对强烈地动直接来源的现代理解。 1.1 早期的地震记录 地球在整个地质时期都经受过地震，文字记载可追溯到过去的几千年。在中国，学者们曾从很早以前的历 代王朝文献、文学作品及其他来源得到地震证据。最早的可追溯到公元前 1831 年的山东省地震，该记载 仅提到“泰山震”，但从公元前 780 年起中国北部的地震记载就已经相当完整了。 这些历史记载如此之详细，以致现代研究者根据它们可了解当时破坏的分布情况，从而得出地震的大小。 例如，1679 年 9 月 2 日的三河地震，是北京附近的最大地震，在 121 个州府县志中都有记载。当现代的 研究者们把建筑物破坏、地裂缝和近震源的其他地质现象以及从远处传来的地面摇动的报告与现今地震进 行比较时，他们得出结论，认为该地震大小与 1906 年美国旧金山地震相似。 尽管中国学者们对地震有详细记载，但是他们对灾难性地动的原因并未达到真知。占主导的想法是把地震 与其他自然灾难联系起来，诸如洪水、干旱和瘟疫等，并从超自然的关系中寻求原因。 - 1 - 在古代世界很多地震区人民对地震都有宗教性的解释。对古代地震的许多引喻可在《圣经》和当时其他宗 教著述中见到。一些显著的事件，诸如杰里科城墙的倒塌和红海的开裂，曾被那些不迷信超自然事件的人 解释为是地震的结果。泽长赖亚（Zechariah）的书中甚至有一节对地震成因——岩石错动的卓越描述：“橄 榄山将从中间劈开，一半向东，另一半向西，那里将出现一个大谷；山的一半将向北移，另一半向南移动。” 这一段文章所提示的岩石滑动和地震之间的物理联系直至 20 世纪末才被人们理解，但是很早以前古希腊 人已经对地震成因的物理学理解迈出了第一步。 图 1.1 1987～1992 年全球大地震震中分布图 1.2 早期希腊的概念 地中海及其周边国家的地震活动性是很高的，对地震作出自然解释的首次尝试就发生在那里。早在希腊科 学发展的早期，其实践者已开始考虑用地震的物理原因取代民间传说和神话提示的神学原因。最早的希腊 科学著作作者之一是萨勒斯（公元前 580 年），他以对磁性的讨论而出名。他的故乡在的米勒特岛，在那 里，海的破坏力给他很深的印象，他相信地球是漂在海洋上的，水的运动造成地震。相反，约于公元前 526 年逝世的安乃克西门内斯（Anaximenes ）认为地球的岩石是震动的原因。当岩体在地球内部落下时，它 - 2 - 们将碰撞其他岩石，产生震动。另外一个学派的安那克隆高拉斯（Anaxagoras ）（公元前428 年）认为 火，至少是一些地震的部分原因。 然而这些大胆的希腊解释中没有一个是地震成因的全面原理。第一个这样的论述是由希腊学者亚里士多德 （Aristotle ）（公元前 384～322 年）发起